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浅析 LNG 加气站损耗因素与控制措施

来源:作者:发表时间:2019-06-04

 摘 要:LNG 是一种以液态形式存在的商品,但是在 LNG 加气站内又存在气液混合的状态,它的流动性、易挥发性决定了它的运输、收发、储存等环节不可避免的出现损耗,损耗在 LNG 质量管理中是一个困扰公司老大难的一个问题,牵动的部门多、涉及的环节多、人员多。因此本文针对 LNG 库存和销售过程中的损耗原因的原发环节、运输环节,采用全面质量管理中五个影响产品质量的“人机料法环”来进行分析,分析了人为因素、设备因素、LNG来源、操作方法、环境温度等各种因素结合公司已投运 LNG 加气站损耗情况进行分析,并且从管理结合实际操作,多次修改了充装操作规程,反复进行试验,最后通过统计实施前后的数据,提出了在目前条件下四点经济有效的的具体措施:1、完善机制,全方位监控 LNG 库存;2、选择优质的 LNG 来源;3、加强运输环节管理,从源头上杜绝损耗;4、加强精细化操作管理,全力降低 LNG 损耗。这些措施及对策,将为 LNG 运营行业提供一些经验。

 
LNG 是液化天然气的简称,是一种清洁、高效、方便、安全的能源,具有气质洁净,能量密度大,热值高、污染少、储运方便,可以大大节约储运空间和成本等特点,在提供相同热值情况下,使用 LNG 可减少近 30%~45%的成本支出。在安全性方面,LNG 具有无色、无味、无毒、无腐蚀性等特点,密度也比空气轻,发生泄漏事故时会很快自然气化,不会对水体产生污染,是未来作为石油替代能源的最理想的燃料。采用 LNG 作为燃料不仅能满足动力需求,而且碳、硫、烟尘、油废水排量大大减少。LNG 加气站的投运是 LNG 市场化重要一环,对环保事业和节能减排做出了贡献,但是LNG 加气站实际运营中的损耗带来的经济损失是不可估量的,为了保障 LNG 市场化发挥环保的同时,我们又要追求它的经济性,因此对LNG加气站损耗情况进行研究对以后LNG加气站运营是很意义的。 
 
公司自 2011 年起开始全面推广 LNG 新能源业务,作为新兴业务的践行者,笔者所在公司自 2012 年 4 月开始,投入大量人力和物力,用时两个月相继完成了西永、龙头寺、四公里、陈家坪等四个 LNG 加气站的建设工作,也是中国石油在渝正式运营的第一批 LNG 加气站。损耗率的高低与站场运营效果、利润指标的完成有着必然的联系,而目前国内同行业以及中石油内部对此损耗指标一直没有一个明确的数字可供参考,大部分加气站以控制在 5%以下的损耗率就认为该加气站的经营非常良好,但是对于一个致力于在 CNG 及管道气已经非常发达地区进行此项业务推广应用的公司来说,如何发挥 LNG 产品的利润最大化是我们此次进行分析的出发点。 
 
为了查找 LNG 损耗的真正原因并能加以改进,笔者对LNG 加气站的损耗因素进行了认真的调查和深度的分析。
 
一、LNG 购进过程中的损耗原因分析 
1.原发环节 
由于公司自身没有 LNG 液化工厂,因此根据销售量的变化需要从一家甚至多家周边 LNG 液化工厂进行购液,每家液化工程气质报告有不少差异,导致了气化率也会出现不同,气化率高的气源产生的热值高、LNG 汽车续航能力强、LNG储罐存储时间长,因此原材料不同(见表 1)也会产生账面损耗。
不同 LNG 原材料的气化率对比表
注:以上气化率数据收集整理与 2014 年 12 月。 
从上表可以看出,根据账户处理的要求我们购液都是根据厂家提供的气质报告进行核算,但从实际操作来看,不少生产商的 LNG 液某些批次并未达到报告上提及的气化率,这部分的损耗便成了有买方承担,因此需要选择相对优质稳定的气源生产商。 
 
2.运输环节 
按照目前气源运距和运输合同,每车 LNG 的运输损耗在200kg 以内的部分是由笔者公司承担的,一车 20t 的液运输损耗理论应该上应该控制在 1%以内;同时由于目前 4 个站均没有地磅、西永站无卸车流量计的原因超出 200kg 以外部分的损失扔有购买方承担。这对卸车次数较多的站场来说,
每个月的固定损耗也是一比不可小觑的数据。LNG 的损耗关乎到各方的利益,有的厂家为了减少利益损失,有意提高LNG 的密度,为的是将自身的利益损耗转嫁给收货方。 承运方经常会在槽车中设置一些夹层, 或者对槽车的结构进行改造,利用这种手段,可以让加气站在卸车之后,在槽车内仍旧存有余液,有的承运方还对容积表进行改造,致使其不能准确地显示数值。 
 
二、LNG 库存和销售过程中的损耗原因分析 
这里需要采用全面质量管理中五个影响产品质量的“人机料法环”来进行分析,人,指制造产品的人员;机,制造产品所用的设备;料,指制造产品所使用的原材料;法,指制造产品所使用的方法;环,指产品制造过程中所处的环境。根据 LNG 加气站特点,如图 1 所示。
 
1.人为因素 
接卸人员工作责任心强弱,工作水平高低在一定程度上也是影响 LNG 损耗大小的因素。员工如果不懂计量操作,或完成计量操作质量不高,都会造成验收数量和罐存数量的不精确,第一手资料的不正确,就会给站场日常管理工作带来被动。而接卸人员能否严格按照操作规程作业,如接头是否接好?卸车时是否发生渗漏?卸车后是否再无余液?以及加气时接口松动或者误操作进行空枪加气操作等等,以上这些影响损耗量的原因都是员工工作责任心强弱的具体体现。因此,努力提高员工技术水平,增强员工责任心,认真进行操作,也是降低损耗的有效措施。 
 
2.设备因素 
(1)设备影响 
因部分易损件损坏以及设备故障出现的损耗,例如法兰接缝不严、密封垫圈老化等缺陷都能增加损耗量。解决该类问题的办法仍然是加大巡检力度、及时更换易损件、进行检维修,保证设备正常稳定运行方可避免。此类跑、冒、滴、漏的损耗据我们测算月度损耗应在万分之一以下,在销售量大的站基本可以忽略不计。 
(2)计量误差 
虽然加气以及卸车都有流量计进行计量,但是根据无论是卸车、加气使用的质量流量计还是 BOG 回收装置使用的涡轮流量计,国家规定的计量误差范围都是正负千分之三,对加气站而言,我们无法要求流量计误差为零,只能寄希望于误差决不能出现负差,并且越接近正千分之三越好。
 
(3)储罐容积表 
四个站两套设备的库存计算方式不同,而我们的库存量均是按照设备厂商储罐容积表进行的估算,容积换算与我方气源密度不符也会造成计算误差进而造成站场损耗,该损耗应该是可以通过测算是可控的。
 
四公里、陈家坪、龙头寺三个站均为华气厚普的设备,设备容积表是由北京圣达因提供按照 470kg/m3进行测算,而我方目前气源密度为 424.6 kg/m3(即气化率为 1.472标方/kg),我方的气质好、气化率高、密度小,导致每次库存量多计算了 9.66%,此误差率相对固定我们可根据不同购液单位进行测算,基本可以摸索出更为准确的库存量。 西永站的设备容积表只存在毫米水柱与容积的换算,相对来说误差较小。但西永站液位计损坏,无法准确估值也造成误差,只能待液位计校准后方可准确计算。而站上目前人员库存是通过购进液和销售来预估的库存,这里面的误差应该是大于 10%的。 
 
3.LNG 来源 
这个原因已经在 LNG 购进过程中提交了就不再累述,此处只针对不同气质的 LNG 液体带来的损耗率进行了估算,温度低、压力低的 LNG 液体带来的放散量会也会相对减少。 
 
4.操作方法 
(1)加气流程 
两种情况: 
加车时,低温泵运转时产生的高压气体影响泵的正常运转,部分站场甚至会发出异响,需要把泵池上部的气体及时排出,当储罐压力在 0.5MPa 以上最为明显。 当车辆加注时间间隔超过 20min,低温泵池中余下的LNG 气化,在泵池内产生高压气体,也必须打开泵池上气相放空,不然会造成泵池及加气机预冷无法完成。具体加气流程操作气体损耗量统计见表 2。
加气流程操作气体损耗量统计表
(2)卸车流程 
1)为了卸车而放散降压是卸车损耗的主要部分。 
由于加气站的日销量较低,加气站储罐中储存时间较长LNG 的温度和压力都比较高,甚至与槽车“平压”操作后还有高于槽车的压力,由于 LNG 槽车安全阀起跳的压力多设置在 0.75MPa,这时的槽车已经没有办法再“增压了”;如果储罐压力高于槽车压力是没有办法卸车的,于是只有对加气站储罐放散降压,使储罐压力低于槽车压力一定数值才能正常卸车;损耗就在放散时产生了,这种放散有时需要持续很长时间,高达数百 kg 的气体被排放,也是一种不得已而为之的方法,但是操作得当可以减少排放气体。
 
2)如果不能一次性将计划卸完的槽车“卸空”,也会造成损失,有几种情况: 
①没有控制好“压差”,导致槽车出液被从泵排出口进入的储罐气体从泵室中反顶出来,低温泵吸空失压,卸液中断;重新建立压差必须再次放散或是对槽车增压,都会增加损耗。 
②由于卸车时槽车储罐的“水平倾斜度”没有调整好,就是出液管口不在最低点,液体还没有卸完就进了气体,导致低温泵进气体失压,而且气体迅速进入储罐而使“压差”丧失,已经被增过一次压的剩余液体温度会大大升高,即使再调整车位卸出来的液体也是较热的,对储存周期没有优势;所以调整槽车储罐的“水平倾斜度”对一次性卸尽液体是很重要的。 
 
3)卸车分液 
上述几个站点中陈家坪站由于占地面积原因,就是使用的 30m3 的储罐,导致每次卸车存在分液计量误差,而且运输损耗那 200kg 是分液的几个站平分还是按卸液权重比进行核算;同时根据以往卸液经验,后分液站场并未全部根据卸车流量计进行数据上报,而是直接将出库单减去上个站的卸车量全部计入本次卸车量的,运输误差加上计量误差全部累计在了最后分液的站场,此类误差应该是大于 200kg/次的,也就是大于 1%的误差率。 
 
5.环境温度 
LNG 具有易挥发、易膨胀的特性,夏季时间长且温度较高的地区,温度越高、压力越高,LNG 挥发性越强,特别是在本来销量较少的站场,储罐内液体经过时间较长的憋压,已经形成了较大压力,再注入液体,储罐内剩余液体会迅速翻滚、气化进行放散,重庆的环境温度大大加快了气化速度。 
 
三、控制措施 
在目前条件下,有的销量较低的 LNG 加气站为了卸车对储罐气体放散降压,从技术操作角度来看是不得已的;但通过对操作条件和过程的有效控制,可以减少这种损耗。改善卸车条件可以有效减少不必要的损耗。另外对于上述销量较低的站场,想办法尽量减少蒸发气体的产生,是目前可用于损耗控制的有效途径。因此根据上述分析,找出了 LNG 加气站损耗产生的诸多因素,现针对上述因素制定以下应对措施: 
 
1.完善机制,全方位监控 LNG 库存 
库存管理水平高低以及所造成的 LNG 损耗大小,直接影响到 LNG 加气站经营成果。站上设置兼职计量员,负责和接班实物保管共同计量交班库存,交班交库存,计量员独立于班组之外,对出具的计量数据负责,任何人无权擅自改动计量结果,搅拌班组凭计量结果如实填制表单。这样,就从机制上堵塞了库存管理的一些漏洞。 
 
2.选择优质的 LNG 来源 
比如加气流程的损耗均因为泵内气体压力增高造成的,这主要与气体来源有关,气质好的情况下本部分放空频率会大幅降低。根据公司已经使用气源情况看,优质厂家的气品(卸车进罐压力在 0.2MPa 以下的)的气质会使该部分放散减少约 5%。 
 
3.加强运输环节管理,从源头上杜绝损耗 
最好的方式肯定是采取全程装卸车前后过磅计量的方式,运输损失在可控范围内;在此之前,每次准确的卸车计量是目前非常好的的办法。 必须对收、发货方的保量运输合同进行规范,合同上应明确规定运输超耗完全由承运方单方面负责,择优选用符合条件的承运公司。加气站的检测器具都应当保证其有效性,并在有效期使用,一些不合格的计量器具绝对不能在计量交接工作中使用,运输单位的槽车都需要严格经过省级计量中心的检测,将容积表的相关数据记录在案,避免质量低劣的容积表混入其中。 
 
4.加强精细化操作管理,全力降低 LNG 损耗 
无论在加气过程还是卸车过程、乃至卸车分液过程,员工的责任心与操作技能才是此项管理的重点。 
(1)如果槽车到站时是满车,而且压力较低,表明槽车中的液体温度较低,要做好利用低温新液为储罐降压(吸收一部分气体)的准备工作。 
(2)如果槽车到站时是半车,而且压力较高,表明槽车中的液体温度较高;要做好利用增压器为槽车增压和继续放散的准备工作。 
实践证明,采取以上措施后,公司所属四个 LNG 加气站的损耗有效降低。
 
四、结束语 
本文通过对 LNG 加气站生产操作方面充装损耗的分析,总结了造成充装损耗大的因素,针对这些因素一一查找根源,如何进一步降低生产成本,减少浪费是每一个 LNG 经营企业必须考虑的问题,能源的损耗问题必须有效控制。我公司为加强精细化管理,从管理结合实际操作,多次修改了充装操作规程,反复进行试验。最后通过统计实施前后的数据,在LNG 的发货、运输、收获环节中下足功夫,各级部门上下联动、协调合作的共同努力下,最大限度地降低了 LNG 损耗。
 
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